' Телеуправление и телеизмерение: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энер-гоиздат, 1982. — 560 с., ил.
В пер.: 1 р. 30 к.
Даны теоретические основы, принципы построения и проектирования, а также примеры систем и комплексов устройств телемеханики. Рассмотрены применения теории сигналов, информации, кодирования, помехоустойчивости. По сравнению со вторым изданием (1974 г.) значительна расширены материалы по оптимизации структур, методам и средствам отображения информации, цифровым устройствам и типовым телемеханическим комплексам.
Для студентов вузов, изучающих курс «Телемеханика» и «Информационно-измерительные системы».
,, 2404000000—497..... ББК 32.968
ПРЕДИСЛОВИЕ
За период от второго до третьего издания книги /с 19/4 г.) произошли существенные изменения в телемеханике.
Телемеханические устройства, выпускаемые заводами, многофункциональные, более массовые, имеют интегральную ми'кроэлектронную элементную базу и рассчитаны на работу с ЭВМ, а ряд из них функционирует со встроенными микропроцессорами, микро-ЭВМ. Возникли новые образования, такие, как сети телемеханики.
С массовым внедрением микроэлектронной элементной базы резко сократился удельный вес схемотехнических задач, связанных с созданием и эксплуатацией отдельных элементов и функциональных узлов телемеханики, которые выпускаются промышленностью и имеют более высокую надежность. Одновременно возросло число системотехнических задач по оптимизации сложных телеуправляемых комплексов, требующих знания специальных теоретических дисциплин.
В телемеханике начинают преобладать системотехнические задачи вместо схемотехнических.
В связи с широким и многообразным применением телемеханики чрезвычайно расширился круг специалистов, соприкасающихся в своей непосредственной деятельности с методами и техническими средствами телеизмерения, телесигнализации, телеконтроля и телеуправления. Эта обширная категория инженеров, научных работников и учащихся нуждается в компактном и систематизированном изложении современных идей, методов и принципов построения систем телемеханики. В предлагаемой книге сделана попытка восполнить этот пробел и изложить основы современной телемеханики.
Книга написана как учебное пособие по курсу «Телемеханика» и соответствует программе этого курса для специальности «Автоматика и телемеханика».
По сравнению с предыдущим изданием расширены главы книги, в которых излагаются вопросы, посвященные помехоустойчивым кодам, цифровым методам и устройствам
*
телемеханики. Введены новые главы и параграфы, посвященные современным каналам связи, системам телеконтроля, применению микро-ЭВМ и наборов микропроцессоров в телемеханике, проектированию систем телемеханики на основе интегральных микросхем, сетям с ЭВМ и быстрораз-вивающимся новым сетям телемеханики, интерфейсу. Обновлены главы, посвященные узлам и устройствам телемеханики, передаче данных, информационным потокам и приоритетам. Даны расчетные примеры и вопросы для самопроверки, облегчающие изучение теоретических глав книги. Книга состоит из трех частей.
В первой части излагаются методы передачи команд телеуправления, сигналов телесигнализации и телеизмерений, приводятся основные сведения из теорий информации, кодирования, помехоустойчивости и каналов телемеханики, рассматривается оптимизация структуры сетей.
Во второй части излагаются основы теории и построения систем телемеханики, рассматриваются устройства телеизмерения, телеуправления, телесигнализации, передачи данных и их характеристики. Большое внимание уделяется интенсивно развивающимся цифровым многофункциональным (комплексным) системам.
По сравнению со вторым изданием книги уделяется большее внимание системотехническим вопросам.
В третьей части, посвященной проектированию и применению систем телемеханики, анализируются функции контроля и управления, которые целесообразно поручить человеку или машине, даны рекомендации по проектированию систем телемеханики, в основном на интегральных микросхемах. Седьмая глава, посвящённая применяемым в телемеханике логическим элементам и их теории, написана канд. техн. наук, доц. А. Н. Юрасовым.
Автор выражает благодарность заведующим и преподавателям кафедр «Автоматика и телемеханика», приславшим свои отзывы, а также Р. И. Юргенсону и К. Г. Ми-тюшкину за ценные замечания, способствовавшие улучшению содержания книги.
В связи с новизной многих глав книги автор будет благодарен читателям, приславшим свои замечания в адрес издательства: 113114, Москва М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоиздат,
Автор
ВВЕДЕНИЕ
К характерной особенности современной, техники относится широкое внедрение методов и средств автоматики и телемеханики, вызванное переходом на автоматизированное управление. Непрерывно усложняются функции, выполняемые системами автоматизированного управления, а относительная значимость этих систем в процессе производства непрерывно возрастает.
Развитие автоматизации в народном хозяйстве и во всех" областях человеческой деятельности идет по пути постепенного увеличения комплексов машин и агрегатов, охватываемых одной или взаимосвязанными системами автоматизированного управления, и совершенствованием процессов управления отдельными машинами и агрегатами. Вначале обычно автоматизируется один агрегат или машина, затем группа машин и далее все более крупный комплекс. Примером может служить переход от автоматизации станка к созданию автоматической линии, цеха-автомата, завода-автомата, группы автоматизированных заводов. Протяженность коммуникаций возрастает.
В основе любой технической, биологической и социальной системы управления и функционирования лежат информационные процессы, связанные с первичным отбором, сбором, предварительной обработкой информации, ее передачей, хранением, обработкой, распределением, отображением, регистрацией, считыванием и исполнением команд управления.
В более простых локальных системах, занимающих сравнительно небольшую территорию, часто отсутствует четкое разделение информационных процессов между отдельными частями системы.
С укрупнением взаимосвязанного комплекса, увеличением сложности системы, занимаемого ею пространства, расстояний между различными частями системы и ее информационной емкости, функции, выполняемые отдельными устройствами, все более дифференцируются. Появляются специализированные устройства сбора, передачи, исполнения команд управления. Комплекс этих устройств с переда-
Б
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ,...........••.
Введение ........,.••••..
8.1. Основные понятия и классификация систем телемеханики..............
8.2. Краткий обзор развития телемеханики в СССР
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Глава первая. Сообщения и сигналы ......
1.1. Особенности сообщений ТУ, ТС. ТИ......
1.2. Преобразование непрерывных сообщений в дискретные сигналы.............
1.3. Преобразования сигналов........
1.4. Спектры сигналов ...........
1.5. Многоканальные методы.........
Глава в т о р а я. Применение теории информации ....
2.1. Информация и ее характеристики......
2.2: Передача информации без помех ......
2.3. Передача информации при помехах ......
Глава третья. Коды и кодирование .......
3.1. Основные понятия . . . . . . . . . .
3.2. Цифровые коды . . . . . . . . . . .
3.3. Нецифровые коды ...........
3.4. Коды с обнаружением и исправлением ошибок . , .
3.5. Способы передачи кодированных сигналов . . . » .
Глава четвертая. Каналы связи . . . . . . .
4.1. Основные понятия ,.........
4.2. Проводные линии...........
4.3. Радио-, радиорелейные и космические каналы . . .
4.4. Световодные линии связи........
4.5. Помехи в каналах связи .... . . . .
4.6. Борьба с индустриальными помехами . . . . .
Глава пятая. Помехоустойчивость и эффективность передачи
5.1. Помехоустойчивость при дискретных сигналах . . .
5.2. Помехоустойчивость при передаче непрерывных сигналов...............
5.3. Эффективность передачи.........
Глава шестая. Оптимизация структуры сетей (обзор) . 6.1. Основные определения .........
KRB
6.2. Краткий обзор структур . , ; , ; . . . . 187
6.3. Аналитические методы оптимизации при недогруженных линиях связи ............ 197
6.4. Алгоритмические методы оптимизации при недогруженных линиях связи........... 201
6.5. Оптимизация при интенсивно нагруженных линиях связи 206
6.6. Оптимизация иерархических структур ..... 211
Глава седьмая. Схемы дискретного действия .... 221
7.1. Основы алгебры логики . . . . . ... . 221.
7.2. Логические элементы ........... 224
7.3. Триггеры............. 227
7.4. Комбинационные (однотактные) схемы..... 231
7.5. Последовательностные (многотактные) схемы . . . 237 Вопросы для самопроверки по первой части книги , . ; 242
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ
Глава восьмая. Информационные системы и их характеристики............... 246
8.1. Информационные процессы и системы..... 246
8.2. Общие черты развития систем . . . . . . , 256
8.3. Элементная база систем . . . . . ; . . .261
8.4. Важнейшие характеристики систем . . . . . . 264
Глава девятая. Функциональные узлы общего назначения 268
'. 9.1. Распределители импульсов и измерительные коммутаторы 268
9.2. Кодирующие и декодирующие узлы ... . . . 284
9.3. Преобразователи кодов . ........ 289
9.4. Модуляторы, демодуляторы, модемы..... 295
Глава десятая. Функциональные узлы цифровых устройств
телемеханики ...... ....... 308
10.1. Счетчики импульсов и пересчетные схемы .... 308
10.2. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) . . . 311
10.3. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) . . . 323
Глава одиннадцатая. Отображение информации . . 329
11.1. Рекомендации инженерной психологии . . . . . 329
11.2. Отображение элементов информации . . . . . 334 .
11.3. Отображение информации на моделях ..... 338
Глава двенадцатая. Принципы телеизмерения ... 341
12.1. Основные понятия об измерениях и телеизмерениях . 341
12.2. Многоканальные телеизмерения ....... 351
12.3. Погрешности измерений......... 353
12.4. Статистические измерения и телеизмерения ... 360
Глава тринадцатая. Устройства телеизмерения ... 367
13.1. Аналоговые устройства ......... 367
13.2. Кодо-импульсные устройства . . . . . . . 380
557
1 'i.3. Многоканальные кодогимпульсные устройства; . ; yj|| 13.4. Сравнительная оценка аналоговых и цифровых ТИ . -,,1р
Глава четырнадцатая. Принципы телеуправления и те- •- • лесигнализации . . . . . . . . .. , , . . 4
14.1. Основные понятия . .....,.-,,*
14.2. Частотное и временное разделение сигналов . . , ''*%
14.3. Кодовое разделение сигналов . . . . . . ^^f
Глава пятнадцатая. Устройства телеуправления и теле- • -, сигнализации ........... . , •. . Л
15.1. Многопроводные устройства ....... 4
15.2. Частотные устройства......... 4
15.3. Устройства с временным разделением сигналов . . |4
15.4. Комплекс устройств телемеханики ТМ-320 ... 4
15.5. Краткий обзор зарубежных систем ....... 4
Глава шестнадцатая. Телеконтроль и техническая диаг- < ностика...............4
16.1. Основные понятия.......... 4
16.2. Эффективность автоконтроля и телеконтроля . . . 4
16.3. Автоматический поиск неисправностей (техническая диагностика) ............ 4
16.4. Распознавание в автоконтроле....... ~4
Глава семнадцатая. Передача данных.....4
17.1. Общая характеристика ......... 4
17.2. Аппаратура передачи данных . . . . . . , ;4
17.3. Системы обслуживания с ЭВМ ......... 4
17.4. Устройства сопряжения с ЭВМ......;4
ЛАСТЬ ТРЕТЬЯ
ВНЕДРЕНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ
Глава в о с е м н а д ц а т а я. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации ГСП , . . . 4
18.1. Принципы построения ГСП.........4
18.2. Агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники.......... . ^
18.3. Агрегатная система средств телемеханики . . ,' Ч
18.4. Интерфейс.......... . . 4
18.5. Информационные потоки и приоритеты . '
18.6. Применение микро-ЭВМ и микропроцессоров в телемеханике.............. '
Глава девятнадцатая. Информационные сети с ЭВМ . '
19.1. Вводные замечания . . . . . . . . • • ]
19.2. Функции сетей . . . . . . . . . .'."••
19.3. Примеры сетей...........j
19.4. Передача данных в сетях .......• j
19.5. Сети телемеханики...........'
Глава двадцатая. Принципы проектирования . . . '
;';'• 20.1. Развитие телемеханизации . ; .... ; •. 524
""..20.2. О' выборе общих принципов построения систем . . 527
20.3. Критерии оценки . . .......... 532
, 20.4. Особенности проектирования....... 53&
20.5. Этапы проектирования......... 639
Приложение 1............, 544
Приложение 2 . ............. 547
Приложение 3.............. 548
Список литературы ............. 549
'Алфавитный указатель............ 552
Цена: 150руб.
